JP2004215500A - 超音波駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 超音波駆動装置1は、超音波振動子2を共振点駆動するためのデジタル発振回路3と、デジタル発振回路3からの駆動信号を増幅するAMP4と、AMP4を介して超音波振動子2に供給される駆動信号から電圧信号位相θvと電流信号位相θiを検出する検出回路5と、θvとθiとの位相差を検出する位相差検出回路6と、デジタル発振回路3の発振周波数を決定するデジタル周波数データを保持し変化させるレジスタ7と、デジタル周波数データをレジスタ7に送出するデータ送出回路8と、位相差検出回路6とレジスタ7との間に設けられたスイッチ回路9とを備えて構成されている。
【選択図】 図1
Description
周波数を共振周波数と一致させるように制御するPLL(フェーズロックループ)方式による駆動装置が公知の技術として知られている。
本実施例の超音波駆動装置1は、図1に示すように、超音波振動子2を共振点駆動するための駆動信号を発生するデジタル回路方式による例えばダイレクトデジタルシンセサイザからなるデジタル発振回路3と、このデジタル発振回路3からの駆動信号を増幅するアンプ回路(AMP)4と、このアンプ回路4を介して前記超音波振動子2に供給される駆動信号からフィードバック信号として電圧信号位相θvと電流信号位相θiを検出する検出回路5と、この検出回路5からのフィードバック信号である電圧信号位相θvと電流信号位相θiとの位相差を検出する位相差検出回路6と、前記デジタル発振回路3の発振周波数を決定するデジタル周波数データを保持し外部信号によってデジタル周波数データを変化させることができるレジスタ7と、前記超音波振動子2の共振周波数fr又はその近傍の周波数を示すデジタル周波数データを前記レジスタ7に送出するデータ送出回路8と、前記位相差検出回路6と前記レジスタ7との間に設けられたスイッチ回路9と、このスイッチ回路9とデータ送出回路8の動作を制御する制御回路10によって構成されている。
このような構成において、制御回路10は、図2に示すような処理を行う。すなわち、ステップS1で発振起動時にはスイッチ回路9を切断状態のままで前記データ送出回路8のデジタル周波数データをレジスタ7に送出し、ステップS2でデジタル発振回路3の発振周波数を超音波振動子2の共振周波数frとほぼ一致させるようにする。
このように本実施例の超音波駆動装置1では、起動時には超音波振動子2の共振周波数fr又はその近傍の周波数を示すデジタル周波数データによりデジタル発振回路3を発振させ、その後、位相差検出回路6に入力された電圧位相信号θvと電流位相信号θiの位相差に基づいくフィードバック信号(U/D)によりレジスタ7に保持されているデジタル周波数データを上昇または下降させて、デジタル発振回路3の発振周波数を可変させるので、超音波振動子2に与えられる駆動信号が調整されて、確実に共振周波数frで超音波振動子2を駆動することができる。
実施例2においては、異なる共振周波数frを有する各種の超音波振動子2a、2b、2cの各共振周波数frに応じたデジタル周波数データが得られるように構成されている。
本実施例では、起動時に接続された超音波振動子2a、2b、2cに応じた共振周波数fr又はその近傍の周波数を示すデジタル周波数データによりデジタル発振回路3を発振させる。
このように本実施例によれば、実施例1の効果に加え、超音波振動子2a、2b、2cの種類によって共振周波数frが異なる場合、その超音波振動子に対応したデジタル周波数データを予めデータ送出回路8に持たせておき、認識回路24の結果を用いて、レジスタ7に選択的に送出し起動させることで、各超音波振動子にて確実に共振点追尾制御を行うことができる。
実施例3においては、各種の超音波振動子2a、2b、2cの共振周波数frに応じた周波数データが各超音波振動子から直接的に得られるように構成されている。
超音波振動子2a、2b、2cの種類によって共振周波数frが異なる場合、その超音波振動子に対応したデジタル周波数データを各超音波振動子が持っており、そのデジタル周波数データをデータ送出回路8に転送して持たせておき、レジスタ7に送出し起動させる。
このように本実施例でも実施例2と同様な効果を得ることができる。
実施例4においては、図5に示すように、超音波手術システムでの手術を行う処置器具であるハンドピース41が、超音波振動子2と、超音波振動子2にネジ構造にて締結して使用するプローブ42からなっており、このプローブ42は用途によって複数種類を選択的に使用できる。たとえば一般的なストレート型のプローブ42aや屈曲型プローブ42bがあり、超音波振動子2に各プローブ42を締結することにより、その際のハンドピース41の共振周波数が異なっている。
図6を用いて、上記構成の本実施例における動作を説明する。まず起動時には、ステップS11でデータ送出回路54からハンドピース41の共振周波数近傍の周波数frに対してある一定の周波数Δf分だけ高い周波数データfr+Δfをレジスタ7に送出する。するとステップS12で発振回路3はレジスタ7からのデータで示される周波数の駆動信号を発生しアンプ回路4を介して超音波振動子2に供給される。
このように本実施例によれば、実施例1の効果に加え、超音波振動子2に締結されるプローブの共振周波数が異なっていても、プローブ毎にスイープの途中で共振点を見つけた時点でスイッチ53が切り替わり、共振点を追尾できる範囲(図11におけるf1〜f2)のフィードバック信号が得られているので、確実にPLLによる周波数追尾制御が可能になる。
図8に示すように、本実施例の超音波手術システム61は、出力をオンオフ操作するためのフットスイッチ62と、超音波駆動装置が含まれている装置本体63と、複数の種類からなり各々共振周波数をもつ用途に応じたハンドピース64とから構成されている。
このように本実施例によれば、実施例2及び実施例4の効果に加え、定電流制御回路75によって、超音波振動子の振動振幅が流れる電流の大きさに比例することを利用して、電流値を一定に制御することによって安定した振幅で超音波振動子を駆動することが可能となる。
2…超音波振動子
3…デジタル発振回路
4…アンプ回路(AMP)
5…検出回路
6…位相差検出回路
7…レジスタ
8…データ送出回路
9…スイッチ回路
10…制御回路
代理人 弁理士 伊藤 進
Claims (2)
- デジタル周波数データを入力する周波数入力部を有し、前記デジタル周波数データに基づいて前記超音波振動子を駆動する超音波駆動信号を発振する超音波駆動信号発振手段と、
前記超音波駆動信号発振手段から前記超音波振動子に供給される前記超音波駆動信号に基づき、前記超音波駆動信号発振手段の発振周波数を可変するための周波数可変データを生成する周波数制御手段と、
前記超音波振動子に応じて予め定められた周波数初期データを送出するデータ送出手段と、
前記周波数初期データに対して前記周波数可変データを加算あるいは減算して前記デジタル周波数データを算出する演算手段と、
前記周波数初期データを保持する保持手段と、
前記保持手段で保持した前記周波数初期データと前記デジタル周波数データとを比較して、この比較結果から前記超音波駆動子の駆動を制御する手段と
を備えたことを特徴とする超音波駆動装置。 - デジタル周波数データを入力する周波数入力部を有し、前記デジタル周波数データに基づいて前記超音波振動子を駆動する超音波駆動信号を発振する超音波駆動信号発振手段と、
前記超音波駆動信号発振手段から前記超音波振動子に供給される前記超音波駆動信号に基づき、前記超音波駆動信号発振手段の発振周波数を可変するための周波数可変データを生成する周波数制御手段と、
前記超音波振動子に応じて予め定められた周波数初期データを送出するデータ送出手段と、
前記周波数初期データに対して前記周波数可変データを加算あるいは減算して前記デジタル周波数データを算出する演算手段と、
前記周波数初期データを保持するデータ保持手段と、
前記保持手段で保持した前記周波数初期データと前記デジタル周波数データとを比較して、前記超音波手術装置の異常を判断する異常判断手段と、
前記異常判断手段の判断結果に基づき、異常告知する告知手段と
を具備したことを特徴とする超音波駆動装置。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100746476B1 (ko) | 2006-03-07 | 2007-08-06 | 유수엽 | 초음파 진동자 구동 회로 |
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2004
- 2004-04-01 JP JP2004109176A patent/JP3826140B2/ja not_active Expired - Fee Related
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